Nachhaltige Kraftstoffe: Sustainable Aviation Fuels (SAFs) als Hebel für sauberes Fliegen

Bereits heute könnten die nachhaltigen Kraftstoffe per "drop-in" in der bestehenden Flotte eingesetzt werden. Sie werden allerdings mit mindestens 50 Prozent herkömmlichem Kerosin gemischt, da dieses Stoffe enthält, die heute noch für einen sicheren Betrieb benötigt werden. Hierzu zählen etwa Aromaten. Das sind organische Verbindungen, die die Schmierfähigkeit, Dichte und Materialverträglichkeit des Flugkraftstoffs verbessern. Notwendig werden sie bei speziellen Dichtungen in Triebwerken, damit diese aufschwellen. Die meisten SAFs sind aromatenfrei und in einer reinen hundert Prozent Variante aktuell "non drop-in".

Aromaten führen infolge des Verbrennungsprozesses im Triebwerk zur vermehrten Bildung von Rußpartikeln. Diese wiederum dienen als Kondensationskeime für Wasser, das dann zu Eiskristallen gefriert. Unter bestimmten Bedingungen bilden sich langlebige Kondensstreifen, die eine signifikante Klimawirkung haben. Flugtests des DLR haben gezeigt, dass eine Reduktion der Partikelanzahl auch die Eiskristallzahl reduziert. Eine Erhöhung des SAF-Anteils im Kraftstoff hat daher großes Potenzial, die Klimawirkung zu reduzieren. Die nächste Triebwerksgeneration wird schon, wie von allen Herstellern prognostiziert, ohne Aromaten aus-kommen.

SAFs werden derzeit überwiegend aus biogenen Reststoffen hergestellt. Es gibt verschiedene zertifizierte Herstellverfahren, die auf unterschiedlichen Rohstoffen und Prozessen basieren. Ein bekanntes Verfahren, über das heute nahezu das gesamte Volumen erzeugt wird, ist die Hydrierung pflanzlicher oder tierischer Fette und Öle zu Paraffinen, auch bekannt als Hydro-processed Esters and Fatty Acids (HEFA). Als vielversprechendes Verfahren gilt auch das Power-to-Liquid (PtL). Hierbei wird Wasserstoff mit Strom aus erneuerbaren Energien, wie Wind-, Wasser oder Solarkraft, erzeugt, mit CO₂ zu Kohlenwasserstoffen synthetisiert und zu Flüssigkraftstoff aufbereitet.

Die Herstellung großer Mengen synthetischer Kraftstoffe ist also vor allem in Regionen mit viel Wind und Sonne sinnvoll. Einer Abschätzung des Think Tanks Bauhaus Luftfahrt zufolge würde weniger als ein Prozent der globalen Wüstenfläche ausreichen, um den weltweiten Bedarf der Luftfahrt an grüner Energie zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe zu decken. Um PtL-Verfahren im industriellen Maßstab wirtschaftlich anbieten zu können, werden kurzfristig große geförderte Demonstrationsanlagen benötigt, mit deren Hilfe Erfahrungen über das optimale Zusammenspiel der einzelnen Verfahrensschritte gesammelt werden können. Für den Markthochlauf müssen auch ausreichend "grüner" Strom und CO₂ verfügbar sein, bestmöglich aus nachhaltiger Quelle.

Grundvoraussetzung für eine klimaneutrale Luftfahrt bis 2050 ist die flächendeckende Einführung von SAF in der Bestandsflotte. Flugzeuge, die heute und in den nächsten Jahren in Dienst gestellt werden, nutzen weiterhin kerosinbetriebene Gasturbinen. Nur mit SAF kann die Klimawirkung dieser Flugzeuge signifikant reduziert werden. Heutige Prognosen gehen von einem Bedarf von etwa 600 Millionen Tonnen pro Jahr aus. Derzeit können allerdings nur etwa 0,1 Prozent des weltweiten Treibstoffbedarfs der Branche durch nachhaltige Kraftstoffe gedeckt werden.

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